Lasersko skeniranje kao metoda izrada snimka postojećeg stanja objekata, za izradu projekata sanacije mostova.

Za časopis M kvadrat pišu:

INFRA d.o.o Sarajevo

Kenan Imširpašić

GEOBIRO d.o.o Konjic

WEB: www.geobiro.ba

Dino Balić

Stanje postojećih mostova u Bosni i Hercegovini

Glavnina transportne infrastrukture u Bosni i Hercegovini je izgrađena u periodu poslijeratne obnove, 50-ih i 60-ih godina prošlog stoljeća, te se kao takva ocijenjuje kao relativna stara. Starost postojećih mostova samo po sebi bi bila manji problem u situaciji kad bi se vodila adekvatna briga, te provodile redovne aktivnosti na održavanju. Smatra se, da bi se na godišnjem nivou trebalo izdvajati prosječno 1,50% investicione vrijednosti objekta, kako bi se tokom eksploatacije sigurno ostvario projektni vijek od 100 godina. U okviru pomenutih sredstava spada redovno godišnje održavanje, kao i dvije cjelovite rekonstrukcije tokom eksplotacionog vijeka.

Stvarni iznosi koji se izdvajaju za projekte održavanja, sanacije i rekonstrukcije postojećih mostova u Bosni i Hercegovini su znatno niži od pomenitih. Naročito je loša situacija u okviru željezničke transportne infrastrukture gdje su se posljednjih 30 godina provodile aktivnosti jedino na remontu pojedinih dionica pruga, dok su se aktivnosti na rehabilitaciji željezničkih mostova provodile jedino u hitnim slučajevima i izolovanim slučajevima, dok su sistemska rješenja izostala. Ulaganja u proteklom periodu u cestovne mostove su veća nego u željezničke mostove u Bosni i Hercegovini, te npr. mostovi na magistralnim cestama kojima upravlja JP Ceste F BiH već dugi niz godina imaju bazu podataka koja se ažurira u sklopu redovnih pregleda, te se u skladu sa prioritetima vrše aktivnosti na rehabilitaciji i obnovi. U svakom slučaju, potpuno je jasno da je stvarne probleme stanja mostova u Bosni i Hercegovini potrebno tražiti u nedovoljnom izdvajanju sredstava za održavanje i obnovu, te u nedovoljnoj razvijenoj svijesti o stvarnoj potrebi i posljedicama izostanka adekvatnog održavanja.

Stanje arhivske građe mostova u BiH

Značajniji razvoj cestovne i željezničke infrastrukture u Bosni i Hercegovini počeo je nakon II svjetskog rata, kada dolazi do razvoja projektnih preduzeća kao i građevinskih firmi koji su realizovali ne samo velike projekte u Bosni i Hercegovini, već u cijeloj bivšoj Jugoslaviji, te nakon toga svoje tržište proširili i na Bliski istok, te sjevernu Afriku. Među projektnim preduzećima transportne infrastrukture izdvajali su se Projektni zavod Traser Sarajevo za cestovnu infrastrukturu i IPSA Institut Sarajevo za željezničku infrastrukturu, koji su svaki, u svom domenu, izradili najveći broj projekata cestovnih i željezničkih mostova u periodu od 60-ih godina, pa sve do posljednjeg rata 1992 godine. Kompletan arhiv projektne dokumentacije cesta, mostova i tunela „Republičkog fonda za puteve Bosne i Hercegovine“ smještenog na Skenderiji u Sarajevu je izgorio 1992 godine, te je time izgubljena dokumentacija neprocjenjive vrijednosti. Dio dokumentacije koji je ostao sačuvan u PZ Traser Sarajevo postao je nedostupan odlaskom preduzeća u stečaj, te je time jedina nada u eventualni pronalazak dokumentacije projekata cesta ostao na državnom, entitetskom i kantonalnim Arhivima, koji su u posjedu minimalnog broja projekata, kako željezničkih tako i cestovnih mostova. Dakle, objektivni problem kod analize obnove ne samo projekata mostova, već kompletne transportne infrastrukture jeste nepostojanje elementarnih podloga postojećeg stanja, čiji izostanak predstavlja ozbiljan nedostatak naročito kod složenih inženjerskih objekata kao što su mostovi.

Izrada snimka postojećeg stanja objekata za izradu projekata sanacije, rekonstrukciji ili djelomične obnove projekata mostova

U proteklom periodu postojeće stanje objekata objekata se utvrđivalo klasičnim terestričkim snimanjem, te prikupljanjem drugih informacija uz snimanja bitnih detalja na postojećoj konstrukciji, uključivo izradu odgovarajuće fotodokumentacije. Snimanja mostova su se vršila u globalnom (državnom) koordinatnom sistemu ali ponekad čak i u lokalnom koordinatnom sistemu zbog čega je kasnije povezivanje takvih objekata u okvire saobraćajnice bilo otežano. Osim toga, povratkom u biro nakon snimanja gotovo po pravilu je ostalo mnoštvo bitnih detalja koji nisu adekvatno snimljeni, te su projektanti ostali uskraćeni za važne informacije o stvarno izvedenim dimenzijama mosta.

Kako se zbog niskog ulaganja u rehabilitaciju postojećih mostova tek očekuje izrada projektne dokumentacije sa sanaciju, rekonstrukciju ili potpunu obnovu mostova, potrebno je pronaći adekvatan način snimanja postojećeg stanja objekata, koji će sa jedne strane dati ocjenu svih vidljivih dimenzija, te upotpuniti postojeće baze podatata mostova, a sa druge strane biti dobra polazna osnova za izradu projektne dokumentacije rehabilitacije bilo koje vrste.

Lasersko skeniranje mostova

Povećana upotreba i brz uspon BIM-Metode u građevinarstvu, doveli su i do ogromne potražnje kada su u pitanju inteligentni 3D-BIM modeli postojećih građevina, u svrhu njihovog renoviranja, rekonstrukcije i izrade pouzdanih i ažurnih planova.

Prilikom toga postavlja se pitanje za najefektivnijom metodom izmjere postojećih građevina. Lasersko skeniranje se po pitanju toga čini idealnim, jer omogućava brzu i preciznu izmjeru 3D-podataka u velikoj rezoluciji. Prednost metode laserskog skeniranja nad klasičnim geodetskim metodama praćenja deformacija metodama je što laserskim skeniranjem detektujemo cijelu kontinuiranu površinu objekta površinu, a ne diskretne tačke na površini objekta, te stoga možemo upoređivati pomak cijelih površi.

Lasersko skeniranje je geodetska metoda koja nam za kratko vrijeme snimanja određenog objekta pruža veliku količinu podataka, i kao takav u praksi se pokazao kao najefikasniji način snimanja postojećeg stanja objekata.

Laserski skener je instrument koji emituje laserske zrake, te pomoću njih skenira objekat i korak po korak formira digitalnu kopiju koja se naziva oblak tačaka (engl. point cloud). Svaka tačka objekta koji se skenira sadrži informacije o 3D koordinatama (x, y, z) i informacije o boji (intenzitetu).

Osnovna stvar prilikom terenskih poslova jeste napraviti plan skeniranja, kako bi se odredile optimalne pozicije skeniranja i samim tim obuhvatio objekat snimanja sa svake strane, te u isto vrijeme osigurao kvalitet podataka i minimalno vrijeme skeniranja.

Klasičnim geodetskim metodama (totalnom stanicom) odrede se koordinate kontrolnih markica, koje služe za registraciju i georeferensiranje oblaka tačaka. Nakon toga se pristupa samom skeniranju vodeći računa o tome da se prati unaprijed utvrđeni plan skeniranja.

Produkt terenskog dijela posla jesu sirovi skenovi koje je potrebno naknadno obraditi.

Kreiranje oblaka tačaka i njegova upotreba za izradu postojećeg stanja

Snimljeni oblak tačaka kao skup sirovih podataka, prvo je neophodno obraditi u softveru previđenom za manipulaciju takve vrste podataka.

Sirovi podaci su zapravo oblaci tačaka sa svih pozicija laserskog skenera, koji se moraju registrovati u jedan oblak tačaka kako bi čitav ovaj proces skeniranja imao smisla, tj. kako bi jedan oblak tačaka obuhvatio sve pozicije skeniranja. Ovaj postupak se naziva registracija oblaka tačaka.

Ukoliko projekat zahtijeva da model bude povezan sa stvarnom lokacijom (svojim koordinatama), onda je oblak tačaka potrebno i georeferencirati, tj. preći iz lokalnog koordinatnog sistema laserskog skenera u globalni (državni) koordinatni sistem.

Zadnji korak jeste da se oblak tačaka, filtrira (odstrane smetajući šumovi) te izveze u formate koji su prihvatljivi za rad u BIM ili CAD softverima za naknadnu obradu.

Pored prostornog prikaza cjelovitog oblaka tačaka, moguće je dodatno i prikaz pojedinih oblaka tačaka sa svakog stajališta laserskog skenera. U tzv. Scan-istraživaču prikazana su sva stajališta u obliku 360 panoramskog prikaza fotografija, u kojima za svaki piksel postoji i pripadajuća tačka sa 3D-koordinatama iz oblaka tačaka.

Pored oblaka tačaka iz kojeg je moguće dobiti sve dimenzije koje su vidljive golim okom kao rezultat 3D skeniranja imamo I 3D foto preglednik u kojem je moguće očitavati dimenzije, visinske kote i koordinate tačaka. Također, u 3D pregledniku je moguće uočiti i sva oštećenja koja su vidljiva golim okom na terenu.

Svakako, kao prednost laserskog skeniranja potrebno je navesti da prilikom na osnovu jedne posjete gradilištu iste podatke možemo koristiti u više svrha (deformacija, analaza, rekonstrukcija, dizajn..), stoga sam oblak tačaka pruža nam bogatu bazu za dalje djelovanje bez posjete terenu, a uz ralistični panoramski prikaz

Zaključak

Primjena laserskog skeniranja postojećih mostova predstavlja značajno unaprijeđenje u izradi dokumentacije postojećeg stanja, kao prvog koraka u izradi projektne dokumentacije rehabilitacije mostova. Lasersko skeniranje je kroz saradnju geodetske firme Geobiro Konjic i Inžinjerskog biroa Infra iz Sarajeva primjenjeno na glavnim projektima sanacije nekoliko mostova na magistralnim cestama u F BiH. Vjerujemo da će se zbog brojnih prednosti u odnosu na klasičnu geodeziju, lasersko skeniranje nametnuti kao standardna projektna praksa u izradi projekata rehabilitacije, ponajviše zbog znatno većeg nivoa kvalitetnih informacija u odnosu na druge konkurentne postupke.

Nažalost, za mnoštvo drugih važnih informacija o stanju objekata ostaćemo uskraćeni do sljedećeg značajnog iskoraka nauke u utvrđivanju postojećeg stanja objekata. Skeniranje armaturnog čelika i kablova za prednaprezanje unutar armirano betonskih elemenata, te stanje temelja ispod površine terena ostaje još uvijek nedovoljno dobro poznato projektantima, koji za sada koriste vlastita iskustva i projektantsku intuiciju uz poznate dimenzija mosta u rasuđivanju ponašanja vrlo često dotrajalih mostovskih konstrukcija. Na ovaj način inženjeri preuzimaju veliku odgovornost ali i teret pod imerativom odvijanja saobraćaja preko uglavnom nedovoljno održavane transportne infrastrukture.